板式換熱器技術(shù)方案

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1、板式換熱器工程技術(shù)概括 一、產(chǎn)品概述 　　板式換熱器設(shè)備是加熱、冷卻領(lǐng)域中最新型的設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱效率高、操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)，并具有處理小溫差的能力。板式換熱器作為一種高效節(jié)能產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、石油、化工、機(jī)械、電力、醫(yī)藥、食品、輕紡、造紙、船舶、海洋開發(fā)等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域、近年來在集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)中的推廣尤為迅速。 　　我廠生產(chǎn)的BR、BRB、BZL系列板式換熱器，以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、暢銷全國各地，深受各行業(yè)用戶的贊譽(yù)。此系列板式換熱器適用于各種介質(zhì)和物料的冷卻、加熱、蒸發(fā)、冷凝、消毒和余熱回收等工藝過程。 　　主要技術(shù)性能參數(shù)如下：

2、　　1、 單板換熱面積：0.05㎡-2.0㎡ 　　2、 裝機(jī)面積：0.5㎡-700㎡，(在此范圍可實(shí)現(xiàn)任意規(guī)格)。 　　3、 傳熱系數(shù)：2500-6000W/㎡.℃(2150-5160KCal/㎡.h.℃) 　　4、 工作壓力：0.6-1.6Mpa 　　5、 工作溫度：最高280℃ 　　6、 單臺(tái)最大處理量：1200m3/h 　　二、板式換熱器的特點(diǎn)： 　　1、 傳熱系數(shù)較高 　　板片選用導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料，如：不銹耐酸鋼、工業(yè)純鈦、碳素鋼、換熱器專用銅材等。經(jīng)冷沖壓形成不同波紋形狀結(jié)構(gòu)，板片波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流。所以板式換熱器具有

3、較高的傳熱系數(shù)。在相同的情況下，其傳熱系數(shù)比一般鋼制管殼式換熱器高3-5倍。換熱面積緊為管殼式換熱面積的1/3-1/4。 　　2、 結(jié)構(gòu)緊湊 　　由于傳熱板片緊密排列，板間距較小，而板片表面經(jīng)沖壓成形的波紋又大大增加了有效換熱面積，故單位容積中容納的換熱面積很大，占地面積明顯少于同樣換熱面積的管殼式換熱器，同時(shí)相對(duì)金屬消耗小，重量輕，一般無需特殊的地基，而且現(xiàn)場裝拆時(shí)不用占額外的空間。 　　3、 可靠耐用 　　我廠生產(chǎn)板式換熱器密封墊利用雙密封結(jié)構(gòu)原理，增加了膠墊與板片的內(nèi)磨擦力，使膠墊的滑移量大大減?。煌瑫r(shí)采用了較好的蜂窩狀周邊剛性結(jié)構(gòu)，把膠墊緊緊鎖在里側(cè)，使得換熱器

4、整體密封性能大大提高。 　　4、 清潔方便 　　由壓緊螺栓緊密組裝的板片，將壓緊螺栓卸掉后，即可松開板片，或卸下板片進(jìn)行機(jī)械清洗或手工清洗，這對(duì)需要經(jīng)常進(jìn)行清洗的換熱設(shè)備十分方便。 　　5、 多種介質(zhì)換熱 　　如果板式換熱器有中間隔板，則一臺(tái)設(shè)備可進(jìn)行三種或三種以上(多個(gè)中間隔板)介質(zhì)的換熱。在乳品加工中常采用多介質(zhì)換熱的板式換熱器。管殼式換熱器就無法實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備中進(jìn)行多種介質(zhì)的換熱。 　　6、 很容易改變換熱面積或流程組合 　　只要增加(或減少)幾張板片，即可達(dá)到需要增加(或減少)的換熱面積。改變板片的排列，或更換幾張板片即可達(dá)到所要求的流程組合，適應(yīng)新

5、的換熱工況。可大大降低工程的總投資費(fèi)用，更加顯示出板式換熱器的經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 　　三、板式換熱器結(jié)構(gòu) 　　板式換熱器的重要部件及其功能 　 序號(hào) 部件名稱 功能及作用 1 前支柱 支承換熱器重量，使整臺(tái)換熱器成為一體。 2 活動(dòng)壓緊板 與固定壓緊板配對(duì)使用，可在上導(dǎo)桿上滑動(dòng)，以便拆裝檢查維修。 3 上下導(dǎo)桿 承受板片的重量，并保證安裝時(shí)使板片在其間滑動(dòng)，導(dǎo)桿通常比換熱板組長，以便松開壓緊螺栓滑動(dòng)各板檢查。 4 密封墊片 防止流體混合或泄漏，并使之在不同板片間分配。 5 換熱板片 提供介質(zhì)流道及換熱面積。 6 固定壓緊板 不與流體接觸，用夾緊螺栓

6、緊固后壓緊墊片，保證密封。 7 壓緊螺栓及螺母 壓緊板片組，使換熱器整體化并保證密封。 　　 　　四、常用板式換熱器型號(hào)表示方法 　　1、板式換熱器表示方法 　　2、板式換熱器框架形式 　 序 號(hào) 框 架 形 式 代 號(hào) １ 雙支撐框架式 I ２ 帶中間隔板雙支撐框架式 II ３ 帶中間隔板三支撐框架式 III ４ 懸臂式 IV ５ 頂桿式 V ６ 帶中間隔板頂桿式 VI ７ 活動(dòng)壓緊板落地式(普通式) VII 　　 　　3、板式換熱器墊片形式 丁腈橡膠 三元乙丙橡膠 氟橡膠 氯丁橡膠 硅橡膠 石棉

7、纖維板 Ｎ Ｅ Ｆ Ｃ Ｑ Ａ 　　注：食品、醫(yī)藥用墊片材料的代號(hào)，在相應(yīng)墊片代號(hào)后面加S。 　　4、 表示方法示例 　　BR0.3-1.6-15-N-I或BR0.3-1.6-15-N波紋形式為人字形，單板公稱換熱面積為0.3㎡，設(shè)計(jì)壓力為1.6Mpa，換熱面積為15㎡，用丁腈墊片密封的雙支撐框架結(jié)構(gòu)的板式換熱器。 　　五、傳熱板片及密封墊片 　　目前我廠的板式換熱器所使用的傳熱板片及密封墊片材料如下： 　　傳熱板片材料及板厚 　 材料名稱 材 料 牌 號(hào) 適 用 場 合 板厚(mm) 耐酸耐熱不銹鋼 SUS304.SUS321 適

8、用于酸、堿介質(zhì)腐蝕較嚴(yán)重場合。 0.6～0.8 SUS316、SUS316L 適用于氯離子含量＜25PPM 　 工業(yè)純鈦 TAL 制堿、制鹽、海水、低溫冷凍 適用于氯離子含量＞60PPM 　 換熱器專用銅材 H68、HSn62-1 海水、低溫冷凍場合。 　 各種墊片材料 密封墊片名稱 耐蝕性能及適用場合 使用溫度 丁腈膠墊 耐油、適用于一般工況場合 -20-120℃ 氯丁膠墊 耐油、適用于一般工況場合 -20-150℃ 三元乙丙膠墊 耐酸、耐堿、耐鹽、氯化物及有機(jī)溶劑等嚴(yán)重腐蝕的場合 -20-150℃(普通) -20-180℃(高溫

9、) 食品膠墊 適用于各種食品介質(zhì)場合 -20-150℃ 氟膠墊 耐高溫、耐酸堿、油類、試劑等場合 0-180℃ 硅膠墊 適用于高溫場合 -65-230℃ 　 　　六、流程與接管方位 　　板式換熱器的流程是一定數(shù)量的板片按一定方法組成的。如圖所示，組裝時(shí)A板和B板交替顛倒排列，A、B板間形成網(wǎng)狀通道，冷熱介質(zhì)由于密封墊片的作用分別流入各自的通道內(nèi)形成間隔流動(dòng)，從而使冷熱介質(zhì)通過傳熱板片進(jìn)行熱交換。 　　圖2　板式換熱器的流程組合形式很多，都是采用不同的換向板片和不同的組裝方法來實(shí)現(xiàn)的，流程組合形式可分為單流程，多流程和混合流程，如圖3所示，要根據(jù)工藝條件來選擇

10、換熱器的流程組合。 　　流程組合標(biāo)記示例： 熱介質(zhì)是2程，每個(gè)流程內(nèi)并聯(lián)8個(gè)流道 　　圖3　板式換熱器的流程組合形式不同，其接管方位也多種多樣。各種接管形式對(duì)應(yīng)的熱、冷介質(zhì)流程數(shù)如表一。 表一 接管形式 熱介質(zhì)流程數(shù) 冷介質(zhì)流程數(shù) I 1 1 II 1 2 III 1 3或1 IV 2 1 V 2或4 2或4 VI 2 3或1 VII 3或1 1 VIII 3 2 IX 3 3 　 　　各種接管形式的接管位置見圖4，圖中RJ：熱介質(zhì)進(jìn)出口；RC:熱介質(zhì)出口；LJ：冷介質(zhì)進(jìn)口；LC：冷介質(zhì)出口。 　　七、安

11、裝要求 　　1、 按隨機(jī)設(shè)備總圖預(yù)埋地腳螺栓。 　　2、 將設(shè)備對(duì)準(zhǔn)地腳螺栓停放平穩(wěn)。 　　3、 擰緊地腳螺栓，使設(shè)備水平(通過減震墊或墊鐵的方式)。 　　4、 設(shè)有夾緊的設(shè)備按夾緊程序夾緊；清除法蘭端面及管口內(nèi)的雜物，按法蘭端面配做密封墊片 　　5、 當(dāng)運(yùn)用汽-液熱交換時(shí)，汽體的入口應(yīng)在上面。 　　6、 按管、夾緊連接法蘭；其它按工程設(shè)計(jì)圖紙和使用條件配備所需的輸入泵、液壓閥、限流閥、壓力表及自控閥門等。 　　八、設(shè)備操作及故障處理 　　(一)開機(jī) 　　1、 設(shè)備運(yùn)行前，應(yīng)檢查各夾緊螺栓有無松動(dòng)，如有松動(dòng)應(yīng)均勻擰緊，擰緊時(shí)應(yīng)保證兩壓緊板平行 　　2、 打開設(shè)備接管處的各介

12、質(zhì)出口閥門；在流量、壓力均低于正常操作的狀態(tài)下，緩緩打開冷側(cè)的進(jìn)口閥；觀察設(shè)備之異常時(shí)調(diào)整各進(jìn)出口閥門，使流量、壓力均滿足工藝要求達(dá)到正常工作狀態(tài)。 　　3、 換熱器運(yùn)行時(shí)，為防止一側(cè)超壓，進(jìn)換熱器冷熱介質(zhì)的進(jìn)口閥應(yīng)同時(shí)打開，或者是先緩緩的注入低壓側(cè)流體，然后再緩緩的注入高壓液體。 　　4、 用于食品行業(yè)的設(shè)備使用前應(yīng)將換熱器進(jìn)行嚴(yán)格清洗消毒。清洗時(shí)蒸汽消毒可用熱水進(jìn)行，以便清除設(shè)備中油污和雜物。 　　5、 在管路系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有放氣閥，開車后應(yīng)排出設(shè)備中的空氣，防止空氣停留在設(shè)備中，降低傳熱效果。 　　6、 冷熱介質(zhì)如含有大顆粒泥砂或其它雜物應(yīng)先進(jìn)行過濾，禁止用污水進(jìn)行水壓試驗(yàn)和運(yùn)轉(zhuǎn)使用

13、，以防影響壽命。 　　(二)停機(jī) 　　降低冷、熱流體的進(jìn)口壓力；先關(guān)閉各進(jìn)口閥；再關(guān)閉出口閥。 　　(三)故障處理 　　設(shè)備經(jīng)長期運(yùn)行一旦發(fā)生故障，原因有以下幾種情況：(1)壓降逐漸增大：造成此原因?yàn)榻橘|(zhì)不潔凈或顆粒雜物太多，使板片結(jié)垢或流道堵塞。(2)介質(zhì)混合：現(xiàn)象一、二次側(cè)壓力同步增加或減少，造成此原因?yàn)榘迤驯桓g穿孔。(3)泄漏：造成此原因多為密封墊片老化或者密封墊片材質(zhì)選用不適，也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫。凡出現(xiàn)上述各種現(xiàn)象，設(shè)備應(yīng)停止運(yùn)行，待設(shè)備降至室溫后再行檢查；如屬情況(1)時(shí)，可松開螺母取下夾緊螺桿并將活動(dòng)板體移至支柱端，取下板片用清水或肥皂水沖洗，如有固著物可用毛

14、刷或纖維刷除去，嚴(yán)禁用金屬刷子(設(shè)備無故障、長期運(yùn)行的設(shè)備可按此方法進(jìn)行清洗)、如屬情況(2)時(shí)，可透光檢查板片或重新單側(cè)交替打壓查找裂紋板片予以更換；如情況(3)時(shí)，先檢查夾緊螺桿的螺母是否松動(dòng)及夾緊尺寸是否與設(shè)備安裝圖相符，如螺母松動(dòng)一般夾緊尺寸偏大，可重新擰緊螺母是否松動(dòng)及夾緊尺寸與圖紙相符；若仍然泄漏則需打開設(shè)備檢查密封墊片，若密封墊片從墊片槽中脫出，要重新粘貼，損壞的進(jìn)行更換，多數(shù)密封墊片一起損壞時(shí)，要注意重新選擇合適材料的密封墊片。 　　(四)保養(yǎng) 　?、俣就Ｖ惯\(yùn)行的換熱器應(yīng)及時(shí)放掉設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)或采取其它的防凍措施，避免凍壞設(shè)備。 　　②設(shè)備若長期不使用時(shí)，應(yīng)將擰緊螺栓放松

15、到規(guī)定尺寸，以確保墊片及換熱器板片的使用壽命，使用時(shí)再按要求夾緊。 　?、墼O(shè)備經(jīng)常運(yùn)行時(shí)，在信號(hào)孔發(fā)現(xiàn)介質(zhì)流出，應(yīng)進(jìn)行分析，如是螺栓松動(dòng)或由于長期熱交換而伸長，按要求重新夾緊，但不得過緊以免壓壞板片，如是密封墊片老化應(yīng)予更換。 　　九、密封墊片的更換 　　1、取下板片拆下密封墊片用汽油將墊片槽內(nèi)的殘膠浸泡1小時(shí)后，擦凈殘膠； 　　2、除去新密封墊片上的臟物； 　　3、用毛刷將粘結(jié)劑(401或其它)均勻地涂于板片的墊片槽內(nèi)(不宜過多)，按所需的A板或B板的數(shù)量帖上密封墊片，水平疊放平整并在上面壓適當(dāng)?shù)闹匚铮M量放置于干燥處，經(jīng)2-6小時(shí)即可干固重新裝配。 　　十、設(shè)備的水壓試驗(yàn) 　

16、　1、 當(dāng)設(shè)備經(jīng)過重新裝配后，在使用之前進(jìn)行液壓試驗(yàn)，過程如下： 　　2、 檢查設(shè)備的夾緊尺寸是否符合圖紙要求； 　　3、 充水或其它流體并排出空氣； 　　4、 裝盲板； 　　5、 接通試壓泵或其它手動(dòng)試壓裝置； 　　6、 按設(shè)計(jì)壓力的1.25倍單側(cè)交替打壓保壓30min無泄漏為合格。但特別注意的是：打壓時(shí)壓力應(yīng)緩慢均勻地上升到要求的指標(biāo)。 　　十一、板式換熱器的夾緊程序(見右圖) 　　按設(shè)計(jì)的流程圖進(jìn)行組裝，并按規(guī)定順序進(jìn)行夾緊。夾緊時(shí)應(yīng)先擰緊1、2、3、4號(hào)螺母。特別注意的是：在擰緊過程中兩板體(活動(dòng)板和固定板)之間任意位置的水平夾緊狀態(tài)下的距離偏差不大于5mm;當(dāng)夾緊至夾緊

17、尺寸時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查兩板體上、下、左、右的距離偏差不大于1mm。當(dāng)設(shè)備充滿液體(或氣體)并帶有壓力時(shí)，不允許夾緊。 　　夾緊順序圖 　　十二、常見故障分析與排除見表2。 表 二 故障現(xiàn)象 找出故障 原因分析 排除方法 滲漏：板片與框架之間或框架外部 接合部位滲漏：松開接合部位，從外部檢查，如查不出故障，請(qǐng)拆開換熱器，尋找故障至接合部位1.2.3.4或至端片孔 1.接合部位有縫隙(腐蝕)。 2.接合部位密封墊錯(cuò)位。 3.管受力使接合部位扭曲。 4.端片密封墊損壞或腐蝕。 5.端片有洞(腐蝕)。 1.換接合件 2.固定好密封環(huán) 3.托起管子 4.換密封墊 5.換

18、端片 滲漏：板片滲漏 標(biāo)出兩板片間滲漏區(qū)，拆開換熱器確定滲漏部位(通過斑漬)密封墊無損壞而逐漸松動(dòng)，見“原因分析”1-3條，密封墊無錯(cuò)位情況下，見“原因分析”3-7條可能會(huì)引起滲漏，如通知我廠，請(qǐng)標(biāo)出具體位置。 1.片組夾緊過頭，造成密封槽損壞。 2.密封墊錯(cuò)位。 3.片組夾緊過頭，支撐梁凹陷，板片扭曲。 4.沒完全夾緊。 5.板片放置顛倒。 6.墊槽孔即雙層密封區(qū)腐蝕。 7.密封墊有裂紋或磨損、老化、腐蝕。 1.換單片與多片 2.重新粘合密封墊 3.換板片 4.重新夾緊 5.板片換向 6.換密封墊 內(nèi)漏：介質(zhì)之間 內(nèi)漏：指換熱設(shè)備內(nèi)的兩種介質(zhì)由于

19、某種原因造成高壓側(cè)介質(zhì)向低壓側(cè)滲漏。監(jiān)視滲漏的方法是要經(jīng)常對(duì)低壓側(cè)的介質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，從其成分的變化來判斷。停機(jī)檢查方法： 1.拆開框架，擦清板片，觀察檢查漏片(可用透光、著色、目側(cè)等辦法) 2.如查不出，可擦干凈后重組，單側(cè)打壓，折開框架，凡不應(yīng)有水的板側(cè)有水則可制定這對(duì)板片有裂紋。 　 換單片或多片 清洗單片或多片 并更換密封墊 換熱效率低： 即低流速壓降高 設(shè)法確定跡象如下： 1.壓降問題(注意低流速，壓降高引起) 2.換熱效率問題：即正常流速效率 1.壓降問題： 1.內(nèi)部阻塞。 2.流槽阻塞。 3.板片錯(cuò)誤放置即顛倒板片排列發(fā)生變化。 4.介質(zhì)粘性較強(qiáng)循

20、環(huán)( 流動(dòng))較慢。 5.蒸氣凝結(jié)時(shí)，壓降高受存在的非凝聚氣體影響。 1.拆開換順清洗內(nèi)部 2.拆開接合部位、清洗出口 3.重新排列板片 4.重新選型或調(diào)整工況條件 5.排除非凝聚氣體 2.換熱效率問題： 測量進(jìn)、出口溫度和流速，每次測量間隔10分鐘、測量6次，按順序變換每一測量的測量點(diǎn)。 1.板片結(jié)垢。 2.板片錯(cuò)誤放置造成旁流。 3.實(shí)際數(shù)據(jù)與標(biāo)定數(shù)據(jù)不同。 4.流速與標(biāo)定值有出入。 5.凝聚時(shí)故障可能由下列原因引起： ①非凝結(jié)氣體。 ②蒸氣干度太低。 ③冷凝汽排放閥或氣泵過小。 ④蒸汽控制閥故障。 6.換熱器內(nèi)有氣體。 7.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題。 1，2拆

21、開換熱器并進(jìn)行清洗板片換向，變換板片排列 3，4改變流速或要求 5，6排除氣體更換凝汽排放閥或氣泵更換蒸汽控制閥 7.修改系統(tǒng) 1、概述： 最近幾十年來板式換熱器發(fā)展很快，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 ⑴ 板式換熱器的種類越來越多，技術(shù)性能越來越好，應(yīng)用范圍越來越廣。 ① 板式換熱器的種類： 從板式換熱器的連接方式上看：從可拆式板式換熱器發(fā)展到釬焊式板式換熱器。從半焊接式、全焊接式發(fā)展到板殼式換熱器。 從板片的形式上看：從對(duì)稱型發(fā)展到非對(duì)稱型。 從板片的流道上看：從對(duì)稱流道發(fā)展到寬窄流道、寬寬流道。 從板片波紋的深淺看：從波深為3~5mm的一般板發(fā)展到波深為2~2.5mm

22、的淺密波紋板。 ② 板式換熱器的技術(shù)性能越來越好 圖1-1表示板式換熱器的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力范圍。 ?工作溫度從可拆式的260℃發(fā)展到板殼式的1000℃。 ?工作壓力從可拆式型的2.5MPa發(fā)展到板殼式的8.0MPa。 ?傳熱系數(shù)從2000W/mk發(fā)展至12000W/mk。 ?最大當(dāng)量直徑28mm。 ?最大可拆式單板換熱面積4.75m2。 ?最大焊接式單板換熱面積18m2。 ?最小釬焊式單板換熱面積0.006m2。 ?最大可拆式單臺(tái)換熱面積2500m2。 ?最大全焊式單臺(tái)換熱面積10000m2。 ?最大接管尺寸500mm。 ③ 板式換熱器的應(yīng)用范圍越來越廣（見表1-

23、1）。 表1-1 各種類型板式換熱器的應(yīng)用范圍 ⑵ 板式換熱器向大型化、小型化、專業(yè)化、多元化、裝置化發(fā)展。 ① 大型化 大型板式換熱器主要用于中央冷卻系統(tǒng)（以下簡稱CCS），該系統(tǒng)集中冷卻各種工廠使用的冷卻水，并作為發(fā)電廠軸承冷卻水的冷卻器。板式換熱器的容量與工廠的規(guī)模，工藝過程等有關(guān)，必要的冷卻水量從數(shù)千至數(shù)萬m3/h,大型板式換熱器可達(dá)數(shù)十萬m3/h，CCS中希望采用盡可能少的臺(tái)數(shù)進(jìn)行處理，故要求采用大型板式換熱器，近幾十年，中東地區(qū)建設(shè)了許多具有世界級(jí)規(guī)模的LNG工廠，使用過去的冷卻塔的冷卻方式不能確保補(bǔ)給水，故希望變更為使用板式換熱器的CCS方式。過去發(fā)電廠使用S&T軸承冷卻

24、水方式，但通過性能評(píng)價(jià)說明，板式換熱器在成本、傳熱性能、小型化及維護(hù)性等方面均具有明顯的優(yōu)越性，因此需要將它們更換為板式換熱器的方式。如巴塞羅那論壇區(qū)能源系統(tǒng)采用的是垃圾利用（將巴塞羅那市區(qū)收集的垃圾進(jìn)行厭氧分析，產(chǎn)生人造燃?xì)猓瑥U熱發(fā)電（垃圾產(chǎn)生的燃?xì)饧訜嵴羝仩t，驅(qū)動(dòng)氣輪發(fā)電機(jī)，向論壇區(qū)及城市電網(wǎng)供電），發(fā)電余熱制冷（高壓蒸汽發(fā)電后衰減為低壓蒸汽，被送至遠(yuǎn)大空調(diào)制造的吸收式制冷機(jī)加熱溴化鋰溶液，進(jìn)行制冷），海水冷卻。設(shè)備設(shè)計(jì)容量：吸收式制冷機(jī)44500 kW；蒸汽—水板式換熱器45000 kW；蓄冷罐5053m3；海水板式換熱器412000 kW（每臺(tái)海水板式換熱器流量961m3/h，壓力

25、降58kPa ）,板片材料為鈦。海水冷卻板式換熱器（見照片1-1）。 上述用途的共同特征是以海水作為冷卻水的水源，在板式換熱器中使用海水的問題之一是防垢。今后，隨著CCS和電廠中的冷卻器采用板式換熱器不斷增長的要求，就必須研究海生生物附著在板片上后對(duì)傳熱性能的影響程度，并要了解板片的耐腐蝕性能。 a、耐海水性 使用海水時(shí)的防污問題。現(xiàn)在，作為防止海生生物附著的方法有往海水中連續(xù)注入通過電分解方法得到次亞鹽酸鈉(NaClO)的方法。實(shí)際運(yùn)行說明，在使用海水的板式換熱器中連續(xù)注入次亞鹽酸鈉(0.9ppm)后進(jìn)行測定，運(yùn)行3個(gè)月后，其總傳熱系數(shù)沒有發(fā)生變化。在夏季海藻和貝類容易繁殖的時(shí)期，

26、連續(xù)注入次亞鹽酸鈉也能確保傳熱性能不變。其它的方法還有，從環(huán)境保全上看，采用臭氧和熱水的防污也是有效的，但尚未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和確立相應(yīng)的技術(shù)方法。 b、耐腐蝕性 使用海水時(shí)，板片的材質(zhì)一般為鈦板。鈦對(duì)海水具有優(yōu)良的耐腐蝕性，從相關(guān)的耐腐蝕性資料可知，對(duì)于海水來說，即使至120℃，鈦板也不會(huì)腐蝕。此外，為了抑制海生生物的附著而注入的次亞鹽酸鈉還會(huì)產(chǎn)生一種堅(jiān)固的非動(dòng)態(tài)的膜，從而提高了鈦板的耐腐蝕性。使用丁腈類橡膠作為密封墊片，即使海水溫度達(dá)到80℃，也不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生任何腐蝕。在耐熱性方面，當(dāng)海水溫度低于60℃時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱的劣化現(xiàn)象，能長期確保良好的密封性能。 c、大型板式換熱器的特性 每臺(tái)

27、板式換熱器的處理流量與板的角孔口徑有關(guān)，大型板式換熱器角孔的口徑為Φ500，每臺(tái)處理的流量為5000m3/h，與以往的所謂大型板式換熱器比較，所需臺(tái)數(shù)可以減少一半。其結(jié)果，換熱器用過濾器、安裝工程和管道的初投資，板的清洗和密封墊片的更換等維護(hù)費(fèi)用均能明顯地降低，并且還能節(jié)省占地空間，以下通過一實(shí)例說明，現(xiàn)今大型板式換熱器與以往大型板式換熱器的比較（見表1-2），從臺(tái)數(shù)上看，大型機(jī)僅需2臺(tái)，而以往大型機(jī)要4臺(tái)； 從初投資上看，2臺(tái)大型機(jī)的投資 約比以往大型 機(jī)大10%，但它的過濾器投資約為以 表1-2 與以往大型機(jī)的比較 往型的2/3，安裝工程約為一半，其總費(fèi)用約能減少30%。從設(shè)置空間上看

28、約能減少40%。即使設(shè)置1臺(tái)備用機(jī)，總費(fèi)用也能減少15%，空間也能節(jié)省30%。在分解清洗方面，由于板片數(shù)少，人工費(fèi)亦降低約30%。 對(duì)海水的處理措施。 當(dāng)海水中的海藻、貝類附著在板的內(nèi)部或堵塞在角孔的附近時(shí)，會(huì)降低海水的流量，從而不能確保冷卻性能，故當(dāng)海水從角孔到板的內(nèi)部時(shí)，不應(yīng)有突起的障礙物，使流路呈直線型，這是防止海生生物堵塞角孔的方法之一。為了驗(yàn)證以上效果，對(duì)通過海水的大型板式換熱器進(jìn)行測定，測試結(jié)果證明，當(dāng)角孔附近附著很少量的藻類時(shí)，對(duì)流路的性能沒有影響。但為了保證板內(nèi)流道的通暢，絕不允許通過直徑大于板間距的異物，故必須在進(jìn)入換熱器前安裝過濾器。 d、高性能化 與以往板式換熱器

29、比較，均勻流路無偏流是保持高性能的主要途徑。措施之一是在板內(nèi)部的主傳熱面上設(shè)置偏流抑制板，使液體入口處的流路為最短，從而使主傳熱面為均勻流(見圖1-2)。其次，設(shè)計(jì)板片時(shí)，應(yīng)使板中央部的流量增多，即要防止端部的流量增多。如前所述，由于防止偏流板能減少角孔的壓力降，因此，其傳熱性能比以往大型板約增加15~20%。 ③ 超小型化 在選擇與使用條件相應(yīng)的板式換熱器的尺寸時(shí)，必須考慮初投資和設(shè)置空間等問題。板式換熱器的市場之一是用在耗能量少的食品、醫(yī)藥流體的殺菌，少量流體的加熱/冷卻等用戶。為此，必須開發(fā)出超小型的板式換熱器，以適應(yīng)產(chǎn)品多樣化，生產(chǎn)規(guī)模參差不齊的要求，并滿足耗能量少的熱能行業(yè)

30、的要求。目前市場上超小型板式換熱器具有小型化、低成本、高性能、重量輕、生產(chǎn)快等優(yōu)點(diǎn)。 a、換熱器的尺寸，最大的板片也僅相當(dāng)于A4用紙的尺寸，重量每臺(tái)約20kg，可安裝在墻上。 b、標(biāo)準(zhǔn)板片數(shù)為12、24、36、48四類；板的材質(zhì)為SUS316和鈦兩類；密封墊片為三元乙丙橡膠和硅橡膠兩類。 ④專用化 a、用于食品流體的熱殺菌、加熱/冷卻工藝過程中的板式換熱器必須具備以下三個(gè)條件：提高生產(chǎn)率；確保衛(wèi)生性；保障食品品質(zhì)穩(wěn)定性等。 b、食品專用板式換熱器是為了滿足上述三個(gè)條件而開發(fā)出的已商品化的板式換熱器，以它作為咖啡、調(diào)味液、醬油等殺菌器使用時(shí)受到了普遍的好評(píng)。 c、在設(shè)計(jì)食品專用板式

31、換熱器時(shí)，應(yīng)使板片內(nèi)的流速分布均勻，為此，在板面上，即使是局部也不應(yīng)該形成液垢，并能進(jìn)行長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行，目的是達(dá)到均勻的升溫/冷卻過程，提高制品的品質(zhì)和保證質(zhì)量的穩(wěn)定。若采用CIP還能清洗板式換熱器的所有板面。 d、采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)的密封墊片，以適應(yīng)新性能的要求，維護(hù)時(shí)間是原有裝置的1/2~1/3。 ⑤ 多元化 a、全焊式板式換熱器 眾所周知，板式換熱器具有許多優(yōu)越性，但由于存在如下問題，限制了它的應(yīng)用范圍和發(fā)展，密封性較差，易泄露，需經(jīng)常更換墊片，較麻煩，耐壓能力較低，一般約為1MPa；耐溫能力受墊片材料的限制；流道小，不適宜于氣—?dú)鈸Q熱或蒸汽冷凝；易堵塞，不宜用于含懸浮物質(zhì)的流

32、體等。隨著板式換熱器制造技術(shù)，板材質(zhì)和焊接板的出現(xiàn)，克服了上述缺點(diǎn)，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。 在所有工業(yè)行業(yè)內(nèi)實(shí)施節(jié)能的進(jìn)程中，降低燃料費(fèi)用是各企業(yè)急需解決的問題。廢氣、廢水熱回收是節(jié)能，降低燃料費(fèi)的重要舉措之一，為了適應(yīng)這種形勢，開發(fā)出了全焊接板式換熱器機(jī)組。 形狀：組合了標(biāo)準(zhǔn)化的極薄平板的全焊接結(jié)構(gòu)的錯(cuò)流型的氣—?dú)猓諝猓Q熱器有兩種類型，即高溫型、低溫型。 特征：機(jī)組組合而成，便于擴(kuò)張，從小風(fēng)量至大風(fēng)量(60~300000Nm/h)，使用范圍廣；平板薄，效率高(溫度效率達(dá)80%以上)；可以用于高溫(1000℃)，高壓（30kPa）的氣體；全焊接氣密結(jié)構(gòu)，不會(huì)混入排氣、臭氣；結(jié)構(gòu)便于維護(hù)、清

33、掃；根據(jù)使用溫度和氣體的種類選擇合適的材質(zhì)。 結(jié)構(gòu)：為了承受高溫條件下的熱應(yīng)力，將薄板加工成六角形狀的單體后組裝成機(jī)組，目的是分散熱應(yīng)力，構(gòu)成耐高溫的結(jié)構(gòu)（見圖1-3） 材質(zhì)：S-TEN，S適合于溫度低于350℃的機(jī)組；鋁合金板適合于排氣溫度低于500℃的機(jī)組；SPCC適合于溫度低于200℃的機(jī)組；SUS系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)溫度、排氣的性質(zhì)選擇其他非鐵金屬，如錫、銅。 板厚：0.3~2.0mm（標(biāo)準(zhǔn)0.8mm,低溫用0.4mm）。 耐壓：在600℃時(shí)為10kPa；在900℃時(shí)為5kPa。 氣密性：T型為通過風(fēng)量的0.001以下，用于脫臭；N型為通過風(fēng)量的0.1%以下，一般用途；S型通過風(fēng)量的1

34、.0%以下。 壓力降：高溫側(cè)、低溫側(cè)壓力降是不同的。高溫側(cè)（排氣）在僅依靠風(fēng)機(jī)的機(jī)外剩余壓力和煙囪的引力條件下，允許值為50Pa以下。 最高使用溫度：與受熱側(cè)的回收溫度和操作壓力有關(guān)，但可達(dá)到1000℃。 排氣中的粉塵濃度：當(dāng)排氣通路為單流程時(shí)，由于傳熱面為平板，故很難堵塞，粉塵濃度約為0.1~0.5g/Nm。 流向(流程方向)：原則上可自由設(shè)計(jì)，事前可與用戶協(xié)商，進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)。 互換性：當(dāng)機(jī)組需要更換某些部件時(shí)，機(jī)組的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于更換。 布置：可縱向、橫向或水平設(shè)置。 保溫：外型便于保溫，一般采用板式保溫，便于維護(hù)。最近，已經(jīng)開發(fā)出利用排氣預(yù)熱鍋爐給水的低壓損機(jī)組裝置。目前，

35、全焊式板式換熱器用于鋼鐵、石油、鍋爐等行業(yè)，并已取得了很大的成績。 b、板式錯(cuò)流型換熱器 板式錯(cuò)流型換熱器是一種結(jié)構(gòu)簡單，具有彈性密封、傳熱面不焊接和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 原理結(jié)構(gòu)：在鋼結(jié)構(gòu)的固定框架中，將每1片傳熱板成90度逐一重合而成。排氣從垂直方向通過傳熱板，空氣從水平方向通過。（見圖1-4） 特點(diǎn)：傳熱板通過彈性密封組合而成，能自由地吸收熱膨脹，故能滿足溫度變化形成的應(yīng)力變化的要求，幾乎不發(fā)生泄漏問題；由于傳熱面不焊接，可根據(jù)對(duì)象溫度的變化，選擇許多合適的材料，其適用范圍，從氧露點(diǎn)以下的低溫至1000℃左右的高溫（見圖1-5）；為了防止排氣中粉塵產(chǎn)生的磨損和堵塞問題，采取了許多相

36、應(yīng)措施?？山M合數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)，故處理量非常大，可作為大容量的空氣預(yù)熱器。用途：該裝置分為高溫型的氣/氣換熱H型和低溫型的氣/氣，氣/液換熱L型（見表1-3）。在以往有粉塵和腐蝕性的不能回收廢熱的工業(yè)范圍內(nèi)，這種產(chǎn)品都可采用。此外，在食品、造紙、石油化學(xué)、電力、煉鋼等所有工業(yè)范圍內(nèi)熱回收系統(tǒng)中也可采用這種裝置。其它的用途還包括鍋爐、焚燒爐、加熱爐、干燥器等，通用性強(qiáng)。 表1-3 H型、L型比較表 c、用于冷凝器的板片 用于冷凝器的板片的連接氣體的角孔大，波紋節(jié)距也大，目的是提高冷凝傳熱效果，減少流體阻力。蒸汽壓縮式制冷循環(huán)是由壓縮、放熱、節(jié)流和吸熱四個(gè)主要熱力過程組成的。冷凝器的任務(wù)是將

37、壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑予以冷卻使之液化，也就是說，當(dāng)過熱蒸氣流經(jīng)冷凝器的放熱面時(shí)，將其熱量傳遞給周圍介質(zhì)，而其自身則被冷卻為飽和氣體，并進(jìn)一步被冷卻為高壓液體，以便制冷劑在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)使用。由于高溫高壓制冷劑的密度較小（如飽和氟利昂12蒸氣在溫度為40℃時(shí)，密度為54.76kg/m3）。故，用于冷凝器的板片應(yīng)是專用板片，其角孔和節(jié)距加大，才能提高傳熱效率和減少熱阻。 d、用于蒸發(fā)器的板片 在造紙廠黑液濃縮裝置中使用的蒸發(fā)器即是其中的一種，為升降膜蒸發(fā)器，板片的構(gòu)造和普通的波紋板片不同，每四片為一組，靠不同形狀的墊片引導(dǎo)介質(zhì)的流向。 e、板管式板片 板片組合在一起后，流道呈蜂窩

38、狀，其中，一個(gè)流道較大，另一個(gè)流道較小，其比例大約為2:1。 f、雙層板片 這種板片是由兩層板壓合在一起，兩板之間有自然的縫隙，并在邊緣開有一個(gè)向外的小口，當(dāng)其中一層因腐蝕穿孔時(shí)，流體便進(jìn)入兩板之間的縫隙中，并從板邊的小口流出。 ⑥ 裝置化 板式換熱器向板式換熱裝置發(fā)展說明板式換熱器已成為工業(yè)生產(chǎn)，余熱利用，建筑舒適化的重要的必不可少的設(shè)備；也說明板式換熱器的技術(shù)和應(yīng)用達(dá)到了更高的水準(zhǔn)。目前已生產(chǎn)的裝置有板式換熱機(jī)組，熱泵機(jī)組，制冷機(jī)組，蒸發(fā)裝置，空冷裝置和催化重整裝置等。今后，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，還會(huì)出現(xiàn)更多的裝置。 ⑦ 成型技術(shù)的先進(jìn)性 板片的波紋成型為一次壓制成型。 大

39、型板殼式換熱器所用板片，由于受現(xiàn)有壓機(jī)噸位、尺寸及模具制造成本的限制，無法實(shí)現(xiàn)一次成型。國外同類產(chǎn)品板片制造采用水爆成型，但這種成型方法技術(shù)難度大，成品率低（一般為73~84%），板片制造工藝繁瑣，成本高。我國大型板殼式換熱器板片采用油壓機(jī)模型成型作為波紋板片成型的方法，開發(fā)出整板分次連續(xù)壓制成型的技術(shù)，板片合格率為99%。 二、太平洋換熱生產(chǎn)的板式換熱器 1、換熱生產(chǎn)的換熱器匯總表。從表中可知，太平洋換熱生產(chǎn)的板式換熱器有 3 類，其中可拆式換熱器有20種規(guī)格。 2、太平洋換熱器的用途 太平洋換熱器作為“加熱器”、“予熱器”、“過熱器”、“蒸發(fā)器”、“蒸發(fā)液濃縮器”、“再沸器”、“冷

40、凝器”、“冷卻器”等被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。 加熱器用于把流體加熱到所需溫度，被加熱流體在加熱過程中不發(fā)生相變。如供熱用換熱器等。 預(yù)熱器用于預(yù)先加熱流體，以使整套工藝裝置效率得到改善。如板殼式空氣預(yù)熱器、鍋爐給水預(yù)熱器等。 過熱器用于將飽和蒸汽加熱到過熱蒸汽。 蒸發(fā)器、蒸發(fā)濃縮器用于加熱液體使之蒸發(fā)汽化。如釬焊式板式蒸發(fā)器、全焊式黑液蒸發(fā)濃縮器等。 再沸器用于使裝置中冷凝了的液體再受熱蒸發(fā)。 冷凝器用于冷卻凝結(jié)性飽和蒸汽，使之放出潛熱而凝結(jié)液化。如釬焊式板式冷凝器。 冷卻器用于冷卻流體到必要的溫度，如煉鋼、化工、造紙、食品工業(yè)中的板式冷卻器等。 表1-4 太平洋生產(chǎn)的板式換熱器

41、匯總表 三、在許多應(yīng)用領(lǐng)域板式換熱器逐漸取代了管殼式換熱器。 換熱器是合理利用與節(jié)約能源、開發(fā)新能源的關(guān)鍵設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代石油化工企業(yè)中，換熱器投資占30% ~40%。在制冷機(jī)中，蒸發(fā)器和冷凝器的重量占機(jī)組重量的30% ~40%，動(dòng)力消耗占總動(dòng)力消耗的20% ~30%?？梢姄Q熱器對(duì)企業(yè)投資、金屬耗量以及動(dòng)力消耗有著重要的影響。由于在生產(chǎn)中存在的熱交換千變?nèi)f化，因此所需的換熱器必然各式各樣，但從承受高溫、高壓、超低溫及耐腐蝕能力上看，管殼式換熱器的數(shù)量和使用場所在20世紀(jì)80、90年代仍居主要地位。隨著全焊、釬焊、板殼式等新型結(jié)構(gòu)板式換熱器的發(fā)展，以及新技術(shù)、新工藝、新材料在板式換熱

42、器中的應(yīng)用，板式換熱器在進(jìn)一步發(fā)展自身的傳系數(shù)高、對(duì)數(shù)平均溫差大、占地面積小、重量輕、價(jià)格低、末端溫差小和污垢系數(shù)低等優(yōu)越性之外，還將它的承壓能力從2.5MPa提高到8.0MPa，耐溫能力從150℃提高到了1000℃，為其在許多應(yīng)用領(lǐng)域取代管殼式換熱器創(chuàng)造了條件。 1、板式換熱器的特點(diǎn)。 ⑴ 傳熱系數(shù)高（見表1-5） 表1-5 常用間壁式換熱器的傳熱系數(shù)的大致范圍*1 注：*1摘自于邱樹林、錢濱江《換熱器原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)》。 *2數(shù)據(jù)來源于太平洋換熱設(shè)備制造公司。 從表1-5可知，板式換熱器具有較高的傳熱系數(shù)，一般約為管殼式換熱器的3~5倍。主要原因是流體在管殼式換熱器的殼程

43、中流動(dòng)時(shí)存在著折流板—?dú)んw，折流板—換熱管，管束—?dú)んw之間的旁路，通過這些旁路的流體，沒有充分參與換熱。而板式換熱器，不存在旁路，而且板片的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流，湍流效果明顯（雷諾數(shù)約為150時(shí)即為湍流），故能獲得較高的傳熱系數(shù)。 ⑵ 對(duì)數(shù)平均溫差大 板式換熱器兩種流體可實(shí)現(xiàn)純逆流，一般為順流或逆流方式。但在管殼式換熱器中，兩種流體分別在殼程和管程內(nèi)流動(dòng)?？傮w上是錯(cuò)流的流動(dòng)方式。降低了對(duì)數(shù)平均溫差。板式換熱器能實(shí)現(xiàn)溫度交叉，末端溫差能達(dá)到1℃；管殼式換熱器不能實(shí)現(xiàn)溫度交叉（即二次側(cè)出口溫度不能高于一次側(cè)的出口溫度）末端溫差只能達(dá)到5℃ 。 ⑶ NTU大 NTU表示相對(duì)于流

44、體熱容流量，換熱器傳熱能力的大小。例如對(duì)于已定的傳熱系數(shù)K和熱容量 GCp值，NTU的大小就意味著換熱器尺寸的大小，即傳熱面積的大小。管殼式換熱器的NTU約為0.2~0.3（平均0.25）。（BRS）板式換熱器的NTU約為1.0~3.0（平均2.0）。如在進(jìn)行一次水14~9℃，二次水13~7℃，一次水流量60m3/h,二次水流量50m3/h換熱時(shí)，NTU=(14-9)/1.5=3.33。若采用對(duì)稱型（BRS）板式換熱器3.33/2.0 = 1.66≈2流程，A=95m2；而采用管殼式換熱器，則3.33/0.25=13.32≈14流程，A=320m2。. ⑷ 耐溫承壓能力強(qiáng) 設(shè)計(jì)工作壓力可達(dá)

45、8MPa，設(shè)計(jì)工作溫度達(dá)1000℃。 ⑸ 大型化 單板面積達(dá)18m2，單臺(tái)達(dá)10000m2。 ⑹ 小型化 單板面積比A4還小。 ⑺ 占地面積小 從⑶分析可知，由于板式換熱器NTU 大，故在換熱量相同時(shí)，所需的換熱器的尺寸也小。除此之外，板式換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式換熱器的2~5倍，也不需管殼式換熱器要預(yù)留抽出管束的檢修場地，故板式換熱器的占地面積是管殼式換熱器的1/5~1/10。（見圖1-6） ⑻ 重量輕 板式換熱器的板片厚度僅為 0.6~0.8mm,管殼式換熱器的傳熱管厚度為2.0~2.5mm;管殼式換熱器的殼體比板式換熱器的框架重量重得多；故在

46、換熱量相同時(shí)，板式換熱器所需的換熱面積比管殼式換熱器小，其重量約為管殼式的1/5。 ⑼ 污垢系數(shù)低（見表1-6） 從表1-7可知，板式換熱器的 表1-6 污垢系數(shù) 單位：（m2℃/W） 垢系數(shù)約為管殼式換熱器的1/10。其原因是板間流體的劇烈湍動(dòng)，雜質(zhì)不易沉積；板間流道死區(qū)少；不銹鋼換熱面光滑，附著物少；清洗容易等。 ⑽ 能實(shí)現(xiàn)多種介質(zhì)換熱 若要進(jìn)行兩種以上介質(zhì)換熱時(shí)， 則可在板式換熱器中設(shè)置中間隔板。 圖1-7表示中間隔板的結(jié)構(gòu)，視換熱介質(zhì)的數(shù)目，中間隔板可設(shè)置一個(gè)，也可設(shè)置多個(gè)。管殼式換熱器無法實(shí)現(xiàn)多種介質(zhì)換熱。 ⑾ 清洗方便 把板式換熱 器的壓緊螺柱卸掉后，即可松開板

47、束，卸下板片，進(jìn)行機(jī)械清洗。 ⑿ 通過改變換熱面積或多流程組合適應(yīng)新?lián)Q熱工況的要求。 ⒀ 工作壓力達(dá)8MPa 可拆式板式換熱器是靠墊片密封的，密封周邊長，而且角孔的兩道密封處的支撐情況較差，墊片得不到足夠的壓緊力，所以最高工作壓力僅為2.5MPa。釬焊式、全焊板式換熱器改變了可拆式板式換熱器的密封形式，板殼式換熱器改變了兩種流體的進(jìn)（出）口形式，提高了板式換熱器的工作壓力。目前釬焊式、全焊板式換熱器承受的工作壓力達(dá)3.5~4MPa，板殼式可達(dá)8MPa。在可拆式換熱器中，通過在常規(guī)波紋板片上加筋形成波紋管狀通道，除能 強(qiáng)化傳熱之外，還增加了板式換熱器的承壓能力。 ⒁ 工作溫度達(dá)1000℃

48、 可拆式板式換熱器的工作溫度決定于密封墊片能承受的溫度，用橡膠類彈性墊片時(shí)，最高工作溫度低于200℃。釬焊式、全焊式和板殼式密封不采用墊片形式，其工作溫度與工藝有關(guān)，目前為-200~1000℃。 ⒂ 當(dāng)量直徑大 寬—寬通道，寬—窄通道等大通道板式換熱器的當(dāng)量直徑de達(dá)28mm，（蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的KBB，KNB型板式換熱器屬這種型式），有一側(cè)或兩側(cè)可適用于含纖維、顆?；蚋哒扯冉橘|(zhì)的換熱。 ⒃ 適用流體的范圍更廣泛 可拆式板式換熱器受密封材料的限制，不適合某些流體。釬焊式、全焊式和板殼式不使用密封墊片，故可在高真空條件下使用，適用流體的范圍也擴(kuò)大了。 2、在許多應(yīng)用領(lǐng)域，板式換熱器

49、逐漸取代了管殼式換熱器。 ⑴ 在許多工藝過程中，兩種流體的末端溫差僅為1℃或更小，如區(qū)域供冷系統(tǒng)，冰蓄冷的乙二醇換熱系統(tǒng)，海水冷卻系統(tǒng)和污水利用熱泵系統(tǒng)等。以往采用的管殼式換熱器體積大，重量大，占地面積大，經(jīng)濟(jì)效益差。最近蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的BRH型板式換熱器的板片是波紋淺（波深約為2~2.5mm)的淺密波紋板，傳熱系數(shù)約為7000w/(m2K)，硬板的 NTU可達(dá)5~8。在上述幾種工藝過程中，采用高NTU板式換熱器不僅可以取代管殼式換熱器，而且由于這種板式換熱器的NTU高，故所需換熱面積小，占地少，經(jīng)濟(jì)效益亦非常明顯。 ⑵ 熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器。熱泵機(jī)組是廣泛應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)和熱回收系

50、統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，這些應(yīng)用場所對(duì)熱泵提出了如下要求：重量輕，體積小（組裝化），耐壓性能好、耐低溫性能好和具有高的密封性能等。以往采用的管殼式換熱器很難滿足上述要求。蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的QH釬焊式板式換熱器不僅可節(jié)省熱泵的空間，還能降低制冷劑的成本和制冷劑的滲漏，故在熱泵機(jī)組中大量地采用 它作為蒸發(fā)器和冷凝器。除此之外還采用它們作為省能器和油冷卻器。在吸收式制冷機(jī)中也用它作為溶液的換熱器。 ⑶ 在造紙、食品、酒精等蒸發(fā)濃縮工藝過程中，由于工藝的一側(cè)含有纖維、顆粒、或高粘度的介質(zhì)，故要求大通道的流通斷面。過去只能采用管殼式換熱器，但堵塞之后頻繁清洗和很難清洗的缺點(diǎn)，促使相關(guān)行業(yè)開發(fā)新型的換熱器。

51、蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的全焊式板式換熱器和可拆式KNB型、KBB型板式換熱器的板間當(dāng)量直徑約為28mm,適合于含纖維、顆粒的流體。目前已廣泛應(yīng)用于上述工藝過程中，其中黑液濃縮裝置已成為定型化產(chǎn)品。 ⑷ 煉油工業(yè)的催化重整裝置，燃?xì)鉄犭娎淙?lián)供的熱回收裝置中采用的板殼式換熱器、全焊板式空氣預(yù)熱器和全焊板式省能器等，已基本上取代了管殼式換熱器。 ⑸ 在硫酸工業(yè)、制堿工業(yè)、煉油工業(yè)的冷卻過程中，板式冷卻器已取代了管殼式換熱器第三節(jié) 板式換熱器用材料 材料是產(chǎn)品之本。要生產(chǎn)高性能、高質(zhì)量的產(chǎn)品,必須選好材、管好材、用好材，并使所選用材料的品種、規(guī)格，滿足用戶、設(shè)計(jì)圖樣和相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)的要求。板式換

52、熱器材料質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于確保板片、密封墊片、壓緊板、中間隔板、夾緊螺柱、管法蘭和接管等主要零件及其焊接材料的真實(shí)性和可追溯性，從而才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和安全可靠性。此外,選材、用材應(yīng)該經(jīng)濟(jì)合理。 板式換熱器主要零部件用的材料應(yīng)不低于國家標(biāo)準(zhǔn)GB 16409《板式換熱器》或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB8701《制冷用板式換熱器》的規(guī)定（見表1-21）。材料的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿于采購、驗(yàn)收、標(biāo)志、保管、發(fā)放和生產(chǎn)加工等各階段。 本章主要介紹板片、密封墊片等零件用材料的質(zhì)量要求和適用范圍。板片和密封墊片的耐腐蝕性能除本章已給出的資料外，尚可參考《板式換熱器工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》。 板片的材質(zhì)對(duì)板式換熱器的性能、

53、壽命、適用工況和板片成形質(zhì)量等均有重要的影響。材料的質(zhì)量控制主要包括兩個(gè)方面：（1）材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能及其它技術(shù)要求應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；（2）針對(duì)材料的特性和適用范圍，正確、合理選用,即必需考慮換熱介質(zhì)的性質(zhì)、操作條件（包括氯化物含量、PH值大小、操作溫度、操作壓力、間隙操作還是連續(xù)操作等），以及材料的成型加工性能、耐腐蝕性能等。板片常用的材料主要有奧氏體不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金和銅等四類冷軋薄板。 一、國內(nèi)外板片常用的材料 1、常用材料 材料牌號(hào)及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照（見表1-22）；材料的化學(xué)成分（見表1-23~表1-26）；材料的力學(xué)性能（見表1-27）；當(dāng)從材料成品上取樣進(jìn)

54、行化學(xué)成分分析時(shí)，允許與熔煉分析結(jié)果有一定的偏差，見表1-24、表1-25和表1-28；板材的實(shí)際厚度與名義厚度允許有一定的偏差，見表1-29。 表1-21 板式換熱器主要零部件用的材料 表1-22 國內(nèi)外板片常用材料的牌號(hào)及其標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照 注： 1. UNS—美國金屬材料統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)(Unified Numbering System)；ASTM – AISI –ASME (分別為美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)、美國鋼鐵學(xué)會(huì)、美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)) 三種牌號(hào)的表示 方法和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是一致的,材料的名稱（型號(hào)）是AISI確定的；SUS是日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 委員會(huì)的牌號(hào)； 2. 鋼鐵公司的注冊(cè)商標(biāo)； 3.

55、 AISI—the American Iron and Steel Istitute 。 2、合理選材，避免腐蝕 經(jīng)濟(jì)、合理地選用板材，使其不僅具有良好的冷沖壓性能，而且在相應(yīng)的介質(zhì)中，具有較高的耐蝕性,這一點(diǎn)尤為重要。一般情況下，要求板片的年腐蝕率≤0.05mm/a(管殼式換熱器≤0.125mm/a)。 表1-23 奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分(熔煉分析,%) 注：1.PRE--耐點(diǎn)蝕當(dāng)量（Pitting Resistance Equivalent）不是標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的項(xiàng)目，而是根據(jù)Cr、Mo、N的平均含量計(jì)算得出的耐蝕性評(píng)價(jià)指標(biāo)。 表1-24 鈦及鈦合金的化學(xué)成分(%)[3] 注

56、1.GB/T 3620.2-94 鈦及鈦合金加工產(chǎn)品化學(xué)成分及成分允許偏差。 注2.GB/T 3620.1-94 鈦及鈦合金牌號(hào)和化學(xué)成分。 注3.括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為成品分析時(shí)的允許偏差。 表1-25 鎳及鎳合金的化學(xué)成分（%） 注1、括號(hào)外的數(shù)值為熔煉分析值，括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為成品分析時(shí)的允許偏差。 表1-26 銅的化學(xué)成分(%) 表1-27 板片材料的力學(xué)性能及其它要求 續(xù)表1-27 注:1、應(yīng)保證，但模據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)須在合同中指明。 2、不適用于厚度小于0.5mm的材料 3、僅供參考，不作為驗(yàn)收依據(jù) 4、須在合同中指明，否則按硬態(tài)（Y）供應(yīng)，適用厚度≥0.5mm。 5、適用

57、于厚度0.41-0.60mm。對(duì)于厚度0.61-1.10mm和1.20-1.50mm者。杯突值分別為11.5和12.0mm。 6、HB、HRB、HV只需符合其中之一。 7、適用厚度0.8-4mm 8、適用厚度0.3-1mm 9、適用厚度0.8-20mm 表1-28 奧氏體不銹鋼的化學(xué)成成品分析的允許偏差（%) 注:1、JIS G 0321:2002鋼材の制品分析法びその許容變動(dòng)值。 2、ASTM A480-99 Standard Specification For General Requirements for Flat-Rolled Stainless and Heat-

58、Resisting Steel Plate,Sheet,and Strip。 3、GB 222-84 鋼的化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差。 表1-29 板片材料的尺寸及允許偏差 單位:mm 續(xù)表1-29 注:1、板的標(biāo)準(zhǔn)尺寸(寬高):9141829、10002000、12192438、12193048、15003000、15243048mm。 2、GB 708-88 ;冷扎鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差。 ⑴ 板式換熱器可能產(chǎn)生的腐蝕失效類型 ① 點(diǎn)蝕：由“閉塞電池腐蝕”（Ocluded Cell Corrosion）作用引起的一種局部腐蝕—使局部金屬

59、表面的鈍化膜破壞,形成尺寸小于1mm的穿孔或蝕坑。例如,在不銹鋼板片表面生銹或積垢(碳化物、二氧化硅垢層)處,因?qū)岵涣肌⒔橘|(zhì)的pH值減小產(chǎn)生的腐蝕； ② 縫隙腐蝕：由“閉塞電池腐蝕”作用引起的一種呈斑點(diǎn)狀或潰瘍形的局部腐蝕。同點(diǎn)蝕的主要區(qū)別是腐蝕產(chǎn)生在金屬零件的縫隙處,由于滯留介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性而導(dǎo)致的。例如, 密封墊片槽底或板片封閉流道的角孔墊片外側(cè)處產(chǎn)生的腐蝕； ③ 應(yīng)力腐蝕開裂：在靜態(tài)拉伸應(yīng)力與電化學(xué)介質(zhì)共同作用下，由陰極溶解過程引起的金屬局部腐蝕裂紋或斷裂。例如,板片壓制成型時(shí)將產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力，若與介質(zhì)中的鹵素離子（如Cl -、F -等離子）或H2S接觸可能引起應(yīng)力腐蝕開裂；

60、 ④ 晶間腐蝕：起源于金屬表面并沿晶粒邊界深入到內(nèi)部的腐蝕,可導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力喪失，使材料的強(qiáng)度大大降低。例如,不銹鋼在過敏溫度范圍 （400℃~600℃）內(nèi)產(chǎn)生的腐蝕； ⑤ 均勻腐蝕：接觸介質(zhì)的金屬表面全部或大部分被腐蝕的現(xiàn)象。例如,板片選材不當(dāng),或使用期過長,超過了允許使用壽命； ⑥ 其他腐蝕失效：主要有露點(diǎn)腐蝕、磨蝕 、微生物腐蝕等。例如,含有酸性物質(zhì)的熱蒸汽與冷的板片接觸,可引起露點(diǎn)腐蝕；板片的介質(zhì)入口角孔處和導(dǎo)流區(qū)的流速過高，或流體中含有砂粒類顆粒物時(shí),可導(dǎo)致磨蝕；海水中的藻類、細(xì)菌、原生物等,可導(dǎo)致板片的微生物腐蝕。 以上幾種腐蝕失效中，Cr-Ni奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂

61、約占50％，點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕共約占20％，所以最危險(xiǎn)、最常見。 ⑵ 板片材料中合金元素對(duì)耐腐蝕性能的影響 合金元素C具有明顯減小耐腐蝕抗力的作用,其含量不宜大于0.08％ ；Cr明顯有利于增加耐腐蝕抗力；適量的Mo可增加耐腐蝕抗力；Ni(晶間腐蝕除外)、少量的Cu和微量的Nb、Ti、N等均有利于提高耐腐蝕性能,并可以改善材料的力學(xué)性能或熱穩(wěn)定性；P和S 是對(duì)耐腐蝕抗力最有害的的元素,其含量應(yīng)限制在0.045％以下。有關(guān)各種合金元素的影響詳見表1-30。 表1-30 腐蝕類型及合金元素的影響 注：↑↑明顯增加耐腐蝕抗力； ↓↓明顯減小耐腐蝕抗力； ↑ 耐腐蝕抗力有一定的增加； ↓ 耐腐蝕

62、抗力有一定的減??； ↑↓ 視具體工況，可能增加也可能減小耐腐蝕抗力。 ⑶ 常見介質(zhì)的腐蝕性和合理選材的基本原則 通常，氯化物對(duì)于不銹鋼,氟化物對(duì)于鈦,均容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；含氮介質(zhì)（如氨和胺）對(duì)銅有腐蝕性。在靜止的腐蝕性介質(zhì)中,局部腐蝕的危險(xiǎn)性更大。介質(zhì)的腐蝕性除取決于其成分外，主要同它的濃度或溫度（成正比）、pH值（成反比）、含氧量（成正比），以及流速（成正比）等有關(guān)。 ① 奧氏體不銹鋼表面經(jīng)鈍化處理(在濃度300g/L ~500 g/L的硝酸和濃度 20g/L~30 g/L的重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)溶液中,室溫下,浸泡30~60分鐘),可在表面生成Cr2O3鈍化(保護(hù))膜,使其耐腐

63、蝕性能提高。但是,含鹵素離子(尤其是Cl—)的液體(例如,鹽水、鹽酸、含碘或含氯的消毒液等),對(duì)鈍化膜有破壞作用,從而可加劇腐蝕。如果由于化學(xué)侵蝕、機(jī)械損傷以及其他原因造成鈍化膜破壞,也將在受到破壞的地方產(chǎn)生局部腐蝕。一般情況下,介質(zhì)中Cl—濃度＜200 mg/L(ppm)時(shí), 可選用316（溫度60℃下，最高Cl—濃度可達(dá) 300 mg/L，溫度120℃下，僅80 mg/L）或304（溫度60℃下，最高Cl—濃度僅 50mg/L）型不銹鋼；Cl—濃度≥200mg/L時(shí),宜選用高級(jí)不銹鋼或鈦及鈦合金。幾種不銹鋼在非氧化性、含氯(Cl—)水溶液中的適用條件見表1-31。 表1-31 幾種不

64、銹鋼在含氯(Cl—)水溶液中的適用條件 注：不含氣體、PH值為7(即中性)、流動(dòng)的含氯水溶液。 ② 奧氏體不銹鋼對(duì)硫化物(SO2 、SO3)腐蝕有一定的抗力。但是，Ni含量越高，耐蝕性將降低（因生成低熔點(diǎn)NiS）,可能引起硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。硫化物應(yīng)力腐蝕開裂同材料的硬度有關(guān)，奧氏體不銹鋼的硬度應(yīng)≤HB228；Ni-Mo或Ni–Mo–Cr合金的硬度不限；碳素鋼的硬度應(yīng)≤HB225； ③ 必須注意板片材料與墊片或膠粘劑的相容性。例如，應(yīng)避免將含氯的墊片或膠粘劑（如氯丁橡膠或以其為溶質(zhì)的膠粘劑）與不銹鋼板片組配,或者將氟橡膠、聚四氟乙烯（PTFE）墊片與鈦板板片組配； ④ 一般，硫酸可

65、選用鎳及鎳基合金；鹽酸、硝酸和稀硫酸(濃度70％以下)等可選用鈦—鈀合金；不容許接觸黑色金屬的特殊場合（如軟化飲用水），或要求耐磨蝕的場合，可選用銅及銅合金； ⑤ 常用的評(píng)價(jià)材料耐蝕性好壞的指標(biāo)之一是“耐局部腐蝕當(dāng)量PRE”（Pitting Resistance Equivalent）。PRE值取決于材料中Cr、 Mo和N元素的平均含量(％)：PRE＝Cr+3.3Mo+30N ；其值越大，耐局部腐蝕或均勻腐蝕的性能越好。 ⑷ 板片常用材料的特點(diǎn)及適用條件 ① 304型不銹鋼 這是最廉價(jià)、最廣泛使用的奧氏體不銹鋼（如食品、化工、原子能等工業(yè)設(shè)備）。適用于一般的有機(jī)和無機(jī)介質(zhì)。例如，濃度

66、＜30％、溫度≤100℃或濃度≥30％、溫度＜50℃的硝酸；溫度≤100℃的各種濃度的碳酸、氨水和醇類。在硫酸和鹽酸中的耐蝕性差；尤其對(duì)含氯介質(zhì)(如冷卻水)引起的縫隙腐蝕最敏感。在含氯水溶液中的適用條件,見表1-34。PRE為19。 ② 304L型不銹鋼 耐蝕性和用途與304型基本相同。由于含碳量更低（≤0.03％），故耐蝕性（尤其耐晶間腐蝕, 包括焊縫區(qū)）和可焊性更好，可用于半焊式或全焊式PHE。 ③ 316型不銹鋼 適用于一般的有機(jī)和無機(jī)介質(zhì)。例如,天然冷卻水、冷卻塔水、軟化水；碳酸；濃度＜50％的醋酸和苛性堿液；醇類和丙酮等溶劑；溫度≤100℃的稀硝酸（濃度＜20％＝、稀磷酸（濃度＜30％＝等。但是,不宜用于硫酸。由于約含2％的Mo，故在海水和其他含氯介質(zhì)中的耐蝕性比304型好,完全可以替代304型,見表1-34。PRE為25。 ④ 316L型不銹鋼 耐蝕性和用途與316型基本相同。由于含碳量更低（≤0.03％），故可焊性和焊后的耐蝕性也更好，可用于半焊式或全焊式PHE。PRE為25。